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飞机机翼结构剖析

机翼是飞机的重要部件之一，它就好比鸟儿的翅膀。飞机之所

以能在天上飞，靠的就是机翼产生的升力！

不过除了提供飞机升力，机翼其实还有许多辅助功能，比如悬

挂发动机、存储燃油、控制飞机水平翻转、减速等。因此在机翼上

还有很多特别设计的“机关”，也许经常坐飞机的朋友会注意到，

但是不一定说得出这些机关的名字和具作用。今天，我们就和大

家聊一聊飞机的机翼！

机翼如何产生升力？

众所周知，机翼的主要功能就是产生升力，让飞机飞起来，那

么它为什么能产生升力呢？这还得从飞机机翼具有独特的剖面说

起。

我们把机翼横截面的形状称为翼型，翼型上下表面形状是不对

称的，顶部弯曲，而底部相对较平。当飞机发动机推动飞机向前运

动时，机翼在空气中穿过将气流隔开来。一部空气从机翼上方

流过，另一部从下方流过。

日常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过

河床时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。

空气的流动与水流其实有较大的相似性。由于机翼上下表面形

状是不对称的，空气沿机翼上表面运动的距离更长，因而流速较

快。而流过机翼下表面的气流正好相反，流速较上表面的气流慢。

根据流力学中的努原理，流动慢的大气压强较大，而流动快

的大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高。换

句话说，就是大气施加于机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机

翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升

力。

机翼有多坚固？

机翼除了提供升力之外，还必须得承重。飞机在天上飞的时

候，整个机身的重量几乎都是由机翼给“托”着的。飞机在地面上

的时候，机翼还得悬臂“举”着重重的发动机，像A380、747这样

的巨无霸飞机，单片机翼还得悬臂“举”起两个发动机，要知道

A380的单台发动机自重就达8吨。因此，机翼必须得足够坚固。

目前主流的民航客机的机翼结构采用的是双梁单块式，前后有

两根梁，之间又有很多的翼肋，这样梁和肋就组成了机翼的内部骨

架结构，外侧是蒙皮和壁板设计。在设计开始阶段，设计人员就会

将机翼的重量和整个飞机将会承载的最大重量加入到设计和计算

中，根据最大重量来进行整个机翼的设计和优化，这样就可以保证

飞机的机翼能够承受住如此大的重量。

要把机翼做得坚固，材料的选择也很重要，而且是多种层次

的，比如机翼的骨架、蒙皮等等都采用了高比强度或者高比模量的

材料。目前飞机机翼的设计趋势是大规模地采用复合型材料。

坐飞机的时候经常会遇到颠簸，望着窗外上下摆动的机翼，飞

行恐惧症患者心理开始担忧起来了：“这翅膀上下晃得，是不是快

要断了？”

一般来说飞机的机翼在设计时就必须考虑有一定的韧性，机翼

在一定角度内弯曲其实是没有问题的，而且还可以承受3个G的过

载，所以我们日常飞行环境的颠簸是无法对机翼造成损害的。

像是空客A350和波音787这样的飞机，由于机翼制造中使用了

大量的复合材料，这为机翼的“逆天”弯曲变形提供了可能。

复合材料具有较高的比强度和比刚度，当它用作大展弦比机翼

材料时，在满足强度要求、气动要求的前提下，综合考虑气动弹性

和减重性能，可以使复合材料机翼比常规材料机翼变形更剧烈。因

此复合材料机翼是现阶段实现上述“逆天”变形的前提条件。

新型飞机在投入市场之前，都会进行无数次的测试，测试环节

和复杂程度远超普通人的想象。在测试中，针对颠簸和气流的测试

也是重要的一个环节，因此投入市场的飞机，面对小的气流颠簸是

不会有任何影响的。如果遇到大的气流变化，地面气象站或者飞机

都会有预警，飞机可以绕开飞行。

机翼其实还是一个大油箱！

机翼内部是由梁和肋就组成的骨架结构，骨架的中间其实是空

的，这点空间如果用来装货物的话稍微偏小了一些，而且装卸困

难。但浪费了这点空间又有些可惜，要知道飞机上的空间可是寸土

寸金的。于是飞机的设计师们就想出了一个办法，把燃油给装到机

翼中去。

用机翼来作为飞机的油箱还有几个好处：1.油箱不占机身容

积，这样机舱可以腾出更多的空间用来装货物;飞行时机翼由于受到

升力的缘故，会向上弯曲变形，从而损失升力。燃油的重量正好可

以抵消一部机翼向上弯曲的变形;在燃料消耗的过程中，飞机重心

位置移动量较小，于飞机的飞行平衡与安全。

主流的民航客机除了机翼油箱之外，还有位于腹舱